Петербургские химики нашли способ делать ценные вещества без опасных реактивов

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Organics. Виниловые соединения — это органические соединения, содержащие винильную группу (-CH=CH₂), которая представляет собой этиленовую группу с одной двойной связью между атомами углерода. К «классическим» способам их получения относятся реакции спиртов (например, этилового), серосодержащих тиолов (аналогов спиртов с серой вместо кислорода) и азотистых аминов с ацетиленом. Также сюда входят методы, где часть молекулы «отрывается» (реакции отщепления) или где одна группа атомов заменяется на другую (так называемый виниловый обмен), или кросс-сочетание, где две разные молекулы соединяются вместе.

Отдельное направление — реакции с использованием ацетилена, которое в последние 20 лет получило новое развитие благодаря использованию карбида кальция вместо газообразного ацетилена. Это значительно упрощает работу, поскольку ацетилен — это взрывоопасный газ, который хранится в баллонах под давлением и требует специального оборудования, в то время как карбид кальция представляет собой твердое вещество, которое легко взвесить и использовать без сложного газового оборудования.

Все ранее существующие способы винилирования предполагали использование значительных избытков ацетилена или его твердого аналога в реакции. Такой подход отличается своей высокой стоимостью и опасностью (за счет высокого давления в реакционном сосуде).

Химики Санкт-Петербургского университета предложили новую методологию синтеза виниловых производных на основе взаимодействия карбида кальция и бензиловых спиртов, а также тиолов и некоторых азотистых соединений. При этом метод ученых СПбГУ предполагает использование малого количества вещества, что значительно снижает его стоимость и экологическое воздействие, поскольку при использовании больших избытков карбида кальция также возникает необходимость утилизации «остатков» реакции — гидроксида кальция, который следует переработать или утилизировать особым образом.

«Мы применяем всего 1,05 эквивалента карбида кальция в реакциях, что на 5 % превышает стехиометрическое количество, при этом достигается практически полное превращение исходных веществ в целевые продукты, что делает процесс высокоэффективным. Снижение количества карбида позволило решить две ключевые проблемы: во-первых, уменьшить риски, связанные с повышенным давлением, увеличив безопасность процесса, а во-вторых, сократить объем образующихся отходов», — рассказала старший научный сотрудник кафедры органической химии СПбГУ Мария Ледовская.

По мнению исследователей Санкт-Петербургского университета, дальнейшая работа позволит в перспективе перейти к реакциям с большим количеством веществ. В ходе исследований ученым удалось показать, что разработанный подход подходит для синтеза виниловых соединений с изотопной меткой ¹³С (это особый вид атомов углерода, который используется для изучения химических процессов). Данная методика позволяет эффективно получать соединения с двумя атомами ¹³С, что особенно важно для исследований механизмов химических реакций.

СПбГУ

68 статей

Один из старейших, крупнейших и ведущих классических университетов и один из важнейших центров науки, образования и культуры в России.

Показать больше